污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算課件

1、第七章 污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)污水管網(wǎng)總設(shè)計(jì)流量及各管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算污水管網(wǎng)各管段直徑、埋深、銜接設(shè)計(jì)與水力計(jì)算；污水提升泵站設(shè)計(jì)；污水管網(wǎng)施工圖繪制等。7.1污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的確定污水量定額與城市用水量定額之間有一定的比例關(guān)系，稱為排放系數(shù)。一般，生活污水和工業(yè)廢水約為用水量6080%。但由于地下水和地面雨水從接口、裂隙進(jìn)入，使實(shí)際污水量增大。設(shè)計(jì)污水量定額污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的確定 居民生活污水定額和綜合生活污水定額應(yīng)根據(jù)用水定額，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素確定。工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量按有關(guān)規(guī)定協(xié)調(diào)。工業(yè)企業(yè)廢水量根據(jù)工藝特點(diǎn)確定

2、。污水量的變化Kd日變化系數(shù)，最大日污水量與平均日污水量的比值 Kh時(shí)變化系數(shù)，最大日最大時(shí)污水量與最大日平均時(shí)污水量的比值 KZ 總變化系數(shù)，最大日最大時(shí)污水量與平均日平均時(shí)污水量的比值KZ=Kd Kh污水量變化可以用變化系數(shù)和變化曲線來描述。（1）居民生活污水量變化系數(shù)生活污水量總變化系數(shù)污水平均日流量（L/s）總變化系數(shù)（KZ）52.3152.0401.8701.71001.62001.55001.410001.3（2）工業(yè)廢水量變化系數(shù) 和產(chǎn)品種類和生產(chǎn)工藝有關(guān)（3）工業(yè)企業(yè)生活污水和淋浴污水量變化系數(shù) 生活污水：一般車間3.0，高溫車間2.5。 淋浴污水：近似均勻排水。污水設(shè)計(jì)流量計(jì)

3、算（1）居民生活污水設(shè)計(jì)流量n居民生活污水量定額，L/(cap.d)N設(shè)計(jì)人口數(shù)，capKZ 生活污水量總變化系數(shù)n按平均日污水量定額，按平均日用水量定額的8090%確定。（2）公共建筑污水設(shè)計(jì)流量q2i 各公共建筑最高日污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(用水單位.d）；N2i 用水單位數(shù)；T2i 最高日排水小時(shí)數(shù)，h；Kh2i 污水量時(shí)變化系數(shù)。（3）工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水量計(jì)算 A1一般車間最大班職工人數(shù)；B1一般車間職工生活污水定額，以25 L/(人.班)計(jì)；K1 一般車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以3.0計(jì)；A2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班職工人數(shù)；B2熱車間和污染嚴(yán)重車間職工職工生活污水定額，以35

4、L/(人.班)計(jì)；K2 熱車間和污染嚴(yán)重車間生活污水量時(shí)變化系數(shù)，以2.5計(jì)；C1一般車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)；D1一般車間的淋浴用水量定額， 以40(L/(人.班)計(jì)；C2熱車間和污染嚴(yán)重車間最大班使用淋浴的職工人數(shù)；D2熱車間和污染嚴(yán)重車間的淋浴用水量定額， 以60(L/(人.班)計(jì)；T 每工作班工作時(shí)數(shù)。（4）工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量m生產(chǎn)過程中每單位產(chǎn)品的廢水量定額；M產(chǎn)品的平均日產(chǎn)量；T每日生產(chǎn)時(shí)數(shù)；KZ 總變化系數(shù)。（5）城市污水設(shè)計(jì)總流量7.2管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算 連接管、污水干管（主干管和干管）、污水支管。 一般檢查井的設(shè)置位置有：流量匯入的地方、管徑變化的地方、轉(zhuǎn)彎、或在直管段管徑長

5、度較長時(shí)（3070m）。 水流為重力流，需滿足一定水力坡度。 管道埋深太大時(shí)設(shè)提升泵站（平坦地區(qū)，反坡）； 坡度較大，設(shè)置跌水井。污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)任務(wù)：計(jì)算不同地點(diǎn)污水流量、各管段污水流量，確定管徑、埋深和銜接方式等。管段：污水管網(wǎng)中流量和坡度不變的管道。管段設(shè)計(jì)流量：管段上游端匯入的污水量和該管段收集的污水量。節(jié)點(diǎn)：管段的上游端和下游端。 節(jié)點(diǎn)流量：該節(jié)點(diǎn)下游本段沿線污水流量（生活污水）集中流量（工業(yè)廢水、工業(yè)生活污水與淋浴污水、公建污水）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)流量本段流量：q1設(shè)計(jì)管段的本段流量，L/s；F設(shè)計(jì)管段服務(wù)的街坊面積，公頃；KZ生活污水量總變化系數(shù)；qs單位面積的本段平均流量，比流量，L/s.公

6、 頃式中：n污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(人.d)； p人口密度，人/公頃。7.3污水管道水力計(jì)算常用的均勻流基本公式流量公式：流速公式：Q-流量，m3/s；A-過水?dāng)嗝婷娣e，m2；v-流速，m/s；R-水力半徑，m；I-水力坡度；C-謝才系數(shù)。污水管道設(shè)計(jì)參數(shù)污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)充滿度（h/D）設(shè)計(jì)流速（v）最小管徑（D）最小設(shè)計(jì)坡度（i）（1）設(shè)計(jì)充滿度（h/D）指設(shè)計(jì)流量下，管道內(nèi)的有效水深與管徑的比值。h/D =1時(shí)，滿流h/D 1時(shí)，非滿流室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，最大充滿度為：管徑（D）或暗渠高（H） （mm） 最大充滿度（h/D） 2003003504505009001000 0.6

7、00.700.750.80hD為什么要做最大設(shè)計(jì)充滿度的規(guī)定？1、預(yù)留一定的過水能力，防止水量變化的沖擊， 為未預(yù)見水量的增長留有余地；2、有利于管道內(nèi)的通風(fēng)；3、便于管道的疏通和維護(hù)管理。（2）設(shè)計(jì)流速與設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的污水平均流速。最小設(shè)計(jì)流速：是保證管道內(nèi)不發(fā)生淤積的流速，與污水中所含雜質(zhì)有關(guān)；我國根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定最小流速為0.6m/s。最大設(shè)計(jì)流速：是保證管道不被沖刷破壞的流速，與管道材料有關(guān)；金屬管道的最大流速為10m/s，非金屬管道的最大流速為5m/s。（3）最小設(shè)計(jì)坡度相應(yīng)于最小設(shè)計(jì)流速的坡度為最小設(shè)計(jì)坡度，最小設(shè)計(jì)坡度是保證不發(fā)生淤積時(shí)的坡度。（1）（2）（

8、3）規(guī)定：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004； 管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。設(shè)計(jì)充滿度一定時(shí)，管徑越大，最小設(shè)計(jì)坡度越小。（4）最小管徑 為什么要規(guī)定最小管徑？ 街坊管最小管徑為200mm，街道管最小管徑為300mm。 什么叫不計(jì)算管段？ 在管道起端由于流量較小，通過水力計(jì)算查得的管徑小于最小管徑，對于這樣的管段可不用再進(jìn)行其他的水力計(jì)算，而直接采用最小管徑和相應(yīng)的最小坡度，這樣的管段稱為不計(jì)算管段。（5）污水管道的埋設(shè)深度管道的埋設(shè)深度有兩個(gè)意義：覆土厚度埋設(shè)深度決定污水管道最小覆土厚度的因素：冰凍線的要求地面荷載滿足街坊管連接要求地面管道滿足地面荷載要求：車行道下最小覆

9、土厚度0.7m滿足防冰凍要求： 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：無保溫措施的生活污水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m；有保溫措施或水溫較高的管道，距離可以加大。滿足街坊污水連接管銜接要求：從以上三個(gè)因素出發(fā)，可以得到三個(gè)不同的覆土厚度，最大值就是這一溝段的允許最小覆土厚度。最大埋深根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工方法決定。在干燥土壤中，溝道最大埋深一般不超過78m；在多水、流沙、石灰?guī)r地層中，一般不超過5m。銜接原則： （1）盡可能提高下游溝段的高程，以減少埋深，從而降低造價(jià)，在平坦地區(qū)這點(diǎn)尤其重要； （2）避免在上游管段中形成回水而造成淤積；（3）不允許下游管段的管底高于上游管段的管底。（6）污水管道的銜

10、接銜接方法管頂平接水面平接管頂平接水面平接一般情況下，異管徑管段采用管頂平接。同管徑管段采用水面平接。管頂平接水面平接特殊情況，同管徑，坡度變陡，溝頂平接。下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平接。下游管底高于上游管底下游水位高于上游水位不應(yīng)發(fā)生例：下圖為某市一個(gè)小區(qū)的平面圖。居住區(qū)人口密度為350cap/ha，居民生活污水定額為120L/(capd）。火車站和公共浴室的設(shè)計(jì)污水量分別為3L/s和4L/s。工廠甲和工廠乙的工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量分別為25L/s與6L/s。生活污水及經(jīng)過局部處理后的工業(yè)廢水全部送至污水廠處理。工廠甲廢水排出口的管底埋深為2m。N89888786火車站浴工廠甲工廠乙某

11、市一個(gè)小區(qū)平面圖設(shè)計(jì)方法和步驟：1、在小區(qū)平面圖上布置污水管道 從小區(qū)平面圖可知，該區(qū)地勢自北向南傾斜，坡度較小，無明顯分水線，可劃分為一個(gè)排水流域。街道支管布置在街區(qū)地勢較低一側(cè)的道路下，干管基本上與等高線垂直布置，主干管則沿小區(qū)南面河岸布置，基本與等高線平行。整個(gè)管道系統(tǒng)呈截流式形式布置，如下圖。N89888786火車站浴工廠甲工廠乙某小區(qū)污水管道平面圖布置124356789101112131415161718192、街區(qū)編號并計(jì)算其面積 將各街區(qū)編上號碼，并按各街區(qū)的平面范圍計(jì)算它們的面積，列入表1中。用箭頭標(biāo)出各街區(qū)污水排出的方向。街區(qū)編號12345678910街區(qū)面積（ha）1.21

12、1.702.081.982.202.201.432.211.962.04街區(qū)編號11121314151617181920街區(qū)面積（ha2.402.401.212.281.451.702.001.801.661.23街區(qū)編號21222324252627街區(qū)面積（ha1.531.711.802.201.382.042.40表1 街區(qū)面積N89888786火車站浴工廠甲工廠乙某小區(qū)污水管道平面圖布置124356789101112131415161718191234567891011121314151617181920212223242526273、劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算設(shè)計(jì)流量 根據(jù)設(shè)計(jì)管段的定義和劃分

13、方法，將各干管和主干管中有本段流量進(jìn)入的點(diǎn)（一般定為街區(qū)兩斷）、集中流量及旁側(cè)支管進(jìn)入的點(diǎn)，作為設(shè)計(jì)管段的起止點(diǎn)的檢查井并編上號碼。例如，本例的主干管長1200余m，根據(jù)設(shè)計(jì)流量變化的情況，可劃分為1-2 ， 2-3 ， 3-4 ， 4-5 ， 5-6， 6-7，6個(gè)設(shè)計(jì)管段。本例中，居住區(qū)人口密度為350cap/ha，居民生活污水定額為120L/(capd)，則每ha街區(qū)面積的生活污水比流量為：設(shè)計(jì)管段1-2為主干管的起始管段，只有集中流量25L/s流入，故設(shè)計(jì)流量為25L/s。設(shè)計(jì)管段2-3除轉(zhuǎn)輸管段1-2的集中流量25L/s外，還有本段流量q1和轉(zhuǎn)輸流量q2流入。該管段接納街區(qū)24的污水

14、，其面積為2.2ha，故本段流量q1= q0F =1.07L/s；該管段的轉(zhuǎn)輸送流量是從管段8-9-10-2流來的生活污水平均流量，其值為q2= q0F =0.486（1.21+1.7+1.43+2.21+1.21+2.28）=4.88L/s。合計(jì)平均流量q1+ q2=5.95L/s，查Kz=2.2，該管段的生活污水設(shè)計(jì)流量Q1=5.952.2=13.09L/s?？傇O(shè)計(jì)流量Q=13.09+25=38.09L/s。其余管段的設(shè)計(jì)流量計(jì)算方法相同。計(jì)算結(jié)果列于表2。管段編號 居住區(qū)生活污水量Q1 集中 流量設(shè)計(jì)流量 本段流量轉(zhuǎn)輸流量q2合計(jì)平均流量總變化系數(shù)Kz生活污水設(shè)計(jì)流量Q1本段轉(zhuǎn)輸街區(qū)編號

15、街區(qū)面積比流量q0流量q11234567891011121-225258-91.411.412.33.243.249-103.183.182.37.317.3110-24.884.882.311.2311.232-3242.20.4861.074.885.952.213.0938.093-4251.380.4860.675.956.622.214.5639.5611-123312-131.971.972.34.5337.53表2 污水管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算表4、水力計(jì)算 在確定設(shè)計(jì)流量后，便可從上游管段開始依次進(jìn)行主干管各設(shè)計(jì)管段的水力計(jì)算，一般常列表計(jì)算，如表3所示。具體步驟如下：1）從管道平面布

16、置圖上量出每一設(shè)計(jì)管段的長度，列入表3第2項(xiàng)。2）將各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量列入表中第3項(xiàng)。設(shè)計(jì)管段起止點(diǎn)檢查井處的地面標(biāo)高列入表中第10、11項(xiàng)。3）計(jì)算每一設(shè)計(jì)管段的地面坡度（=地面高差/距離），作為確定管道坡度時(shí)參考。例如，管段1-2的地面坡度=（86.2-86.1）/110=0.00094）確定起始管段的管徑和設(shè)計(jì)流速v，設(shè)計(jì)坡度I，設(shè)計(jì)充滿度h/D。首先擬采用最小管徑300mm，根據(jù)水力計(jì)算圖，現(xiàn)已知設(shè)計(jì)流量，另1個(gè)可根據(jù)水力計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)定設(shè)定。本例中由于管段的地面坡度很小，為不使整個(gè)管段系統(tǒng)的埋深過大，宜采用最小設(shè)計(jì)坡度為設(shè)定數(shù)據(jù)，取I=0.003。當(dāng)Q=25L/s， I=0.00

17、3時(shí)，查表得v=0.7m/s， h/D=0.51，計(jì)算數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求。分別列入表3中相應(yīng)各項(xiàng)。5）確定其他管段的管徑D、設(shè)計(jì)流速v、設(shè)計(jì)坡度I，設(shè)計(jì)充滿度h/D。通常隨著設(shè)計(jì)流量的增加，下一個(gè)管段的管徑一般會(huì)增大一級或兩級（50mm為一級），或者保持不變，這樣便可根據(jù)流量的變化情況確定管徑。然后可根據(jù)設(shè)計(jì)流速隨著設(shè)計(jì)流量的增大而逐段增大或保持不變的規(guī)律設(shè)定設(shè)計(jì)流速。根據(jù)Q和v即可在確定D的水力計(jì)算圖中查出相應(yīng)的h/D和I值，若h/D和I值符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，說明水力計(jì)算合理，將計(jì)算結(jié)果填入表3相應(yīng)項(xiàng)中。在水力計(jì)算中，由于Q、v、h/D、I、D個(gè)水力因素之間存在相互制約的關(guān)系，因此水力計(jì)算實(shí)際存

18、在一個(gè)試算過程。6）計(jì)算各管段上端、下端的水面、管底標(biāo)高及其埋設(shè)深度：根據(jù)設(shè)計(jì)管段長度和管道坡度求降落量（IL），列入表3中第9項(xiàng)。根據(jù)管徑和充滿度求管段的水深，列入表3中第8項(xiàng)。確定管網(wǎng)系統(tǒng)的控制點(diǎn)。本例中離污水廠最遠(yuǎn)的干管的點(diǎn)有8、11、16及工廠出水口1點(diǎn)，這些點(diǎn)都可能成為管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)。 8、11、16三點(diǎn)的埋深可用最小覆土厚度的限值確定，因此至南地面坡度越為0.0035，可取干管坡度與地面坡度近似，因此干管埋深不會(huì)增加太多，整個(gè)管線上又無個(gè)別低洼點(diǎn)，故8、11、16三點(diǎn)的埋深不能控制整個(gè)主干管的埋設(shè)深度。對主干管埋深起決定作用的控制點(diǎn)為1點(diǎn)，其埋深受工廠排出口的控制，定為2.0m，

19、將此值列入表中第16項(xiàng)。求設(shè)計(jì)管段上、下端的管內(nèi)底標(biāo)高，水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。1點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點(diǎn)地面標(biāo)高減1點(diǎn)的埋深，為86.200-2.00=84.200m，列入表中第14項(xiàng)。2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高等于1點(diǎn)管內(nèi)底標(biāo)高減降落量，為84.200-0.330=83.870m，列入表中第15項(xiàng)。2點(diǎn)的埋設(shè)深度等于2點(diǎn)的地面標(biāo)高減2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高，為86.100-83.870=2.23.m，列入表中第17項(xiàng)。管段上下端水面標(biāo)高等于相應(yīng)點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高加水深。根據(jù)管段在檢查井處采用的銜接方法，可確定下游管段的管內(nèi)底標(biāo)高。例如，管段1-2和2-3的管徑不同，采用管頂平街。即管段1-2中的2點(diǎn)管段與2-3中的2點(diǎn)的管頂標(biāo)高相同。所以管段2-3的2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高為83.870+0.300-0.350=83.820m。求出2點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高后，按照前面所述方法進(jìn)而可求得3點(diǎn)的管內(nèi)底標(biāo)高后， 2 、3點(diǎn)的水面標(biāo)高及埋設(shè)深度。又如，管段2-3和3-4管徑相同，采用水面平接。即管段2-3和3-4中3點(diǎn)的水面